1、築龍鋼 zhuloncom 建筑濟料下我就宦筑無網 杭州某學校實驗室空調系統設計計算說明書 1. 工程概況 本工程位于杭州市，為某大學的高精度的恒溫恒濕教學實驗室的空調設計。 實驗室位于六層實驗樓的第五層，層高為3.9米。空調區為兩間恒溫恒濕實驗室， 面積分別為67.2m2, 56.4 m 2，總面積為123.6 m2。與空調區同層的相鄰室內空 間一一走廊、機房、樓梯間均為非空調區；垂直的相鄰室內空間一一第四層和第 六層均為空調區。 維護結構作法： (1) 內外墻厚均為 240mm K=2 25W/(m2C )； (2) 隔斷厚120mm (3) 外窗為單層鋁合金框玻璃窗，長 3寬=3600

2、mn3 2200 mm 2. 設計參數 2.1室外設計參數 由空氣調節設計手冊可查的杭州當地的設計參數： (1) 地理位置 北緯30.14。、東經120.10 ; (2) 大氣壓力 冬季102090Pa夏季100050 Pa； (3) 室外空氣參數 夏季空調室外計算干球溫度tw 35.7 C ； 夏季空調室外計算濕球溫度ts 28.5 C ； 夏季空調室外日平均溫度twp 31.5 C ； 夏季通風室外計算溫度 33.0 C； 冬季空調室外計算干球溫度-4 C ； 冬季通風室外計算溫度 4 C； 冬季室外計算相對濕度 77% ； 夏季室外計算相對濕度62% ； 夏季室外平均風速2.2 m/s

3、； 冬季室外平均風速 2.3 m/s ； 2.2室內設計參數 由空調課程設計任務書可知室內設計參數如下： 室內空氣計算溫度t NX =20 1C ； 室內空氣計算相對濕度 S = 6000 500 3. 空調冷濕負荷計算 空調房間的冷(熱)、濕負荷是確定空調系統送風量和選取空調設備的基本依 據。在室內外熱、濕擾量的作用下，某一時刻進入房間的總熱量和濕量叫做該時 刻的得熱量和得濕量。冷負荷的含義是維持一定的室內熱濕環境所需要的在單位 時間內從室內除去的熱量，包括顯熱量和潛熱量兩部分。熱負荷的含義是維持一 定室內的熱濕環境所需要的在單位時間內向室內加入的熱量，也同樣包括顯熱負 荷和潛熱負荷量部分。

4、濕負荷的含義是維持室內恒定的相對濕度所需除去的濕 量。 采暖通風與空氣調節設計規范(GB50019-2003規定：空調區的夏季計 算得熱量，包括：通過圍護結構傳入的熱量，通過外窗進入的太陽輻射熱量，人 體散熱量，照明散熱量，設備、器具、管道及其內部熱源的散熱量，食品或物料 的散熱量，滲透空氣帶入的熱量 3.1空調冷負荷的計算 該實驗室為教學實驗室，其開放時間為8:00 21:00，實驗室的實驗人員為 實驗室1有30人，實驗室2有20人。 3.1.1圍護結構瞬變傳熱形成冷負荷的計算方法 1. 外墻瞬時傳熱引起的冷負荷 CL=FK(twi+td)k k p-tnx(2-1) 式中： CL外墻和屋頂

5、瞬變傳熱引起的逐時冷負荷，W f外墻的面積，m； K外墻傳熱系數，取2.25W/(m2?C); tNx室內計算溫度，C； twl外墻和屋面冷負荷計算溫度的逐時值，C； td地點修正值； k a吸收系數修正值，取1.04 ； k p外表面換熱系數修正值，取 1.0。 實驗室1北外墻瞬時傳熱引起的冷負荷計算結果列于表1。 2. 內墻穩態傳熱引起的冷負荷 CL=FKtwp+t ls-tnx(2-2) 式中： CL、F、K、tNx同式(2-1 )； tls鄰室計算平均溫度與夏季空氣調節室外計算日平均溫度的差值，C； twp夏季空氣調節室外計算日平均溫度，C,twp=35.1 Co 實驗室1西內墻穩態傳

6、熱引起的冷負荷計算結果列于表2o 3. 外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負荷 CL=CwKwFw (twl+td tnx)(2-3) 式中： CL、tnx同式(2-1 )； Kw外玻璃窗傳熱系數，W/(mk)； Fw窗口面積，mi； twl外玻璃窗的冷負荷溫度的逐時值，C； Cw玻璃窗傳熱系數的修正值，取 Cw=1.0 ； t d地點修正值，取td=3o 根據 a i =8.7w/m2. K, a o=15.82w/m2. K( a o=3.5+5.6*v 取 v=2.2m/s),可知 2 K=5.62W/(m ?) 實驗室1北外窗瞬變傳熱引起的冷負荷計算結果列于表3o 3.1.2透過玻璃窗的日射得熱

7、引起的冷負荷 CLQ=C oFwCsCiDjmaxCLQ(2-4) 式中： Clq透過玻璃窗的日射得熱引起的冷負荷，W Ca有效面積系數； Fw窗口面積，m； 3 建筑瓷料下我就宦坯無網 Cs窗玻璃的遮陽系數； C窗內遮陽設施的遮陽系數; Djmax日射得熱因數； Clq 窗玻璃冷負荷系數。 由規范可知：單層鋁合金框玻璃窗有效面積系數Ca=0.85 ；窗內遮陽設施設 施為中間色活動百葉簾C=0.60 ;玻璃為普通玻璃，Cs=1.0 ;杭州緯度30.14 DJmaX=115w/tf，杭州為北區，可查知北區內有遮陽的玻璃窗冷負荷的逐時值，列 于表4中。 3.1.3室內熱源造成的冷負荷 1. 照明散

8、熱形成的冷負荷(熒光燈) (2-5) CL=1000nin 2NClq 式中： CL 燈具散熱形成的冷負荷，W N 照明燈具所需功率，kw; n i鎮流器消耗公率系數； n 2燈罩隔熱系數； C LQ照明散熱冷負荷系數。 由于暗裝熒光燈，安裝熒光燈鎮流器，設在頂棚內，取 ni=1.0，燈罩隔熱系 數n2=0.6，室內照明采用40w的暗裝熒光燈，每個實驗室12支熒光燈，開燈時 間為上午8:00至晚上21:00，計算結果見表5。 2. 人體散熱形成的冷負荷 (1)人體顯熱散熱形成的冷負荷 CLs=qs*n* *C lq(2-6) 式中： qs不同室溫和勞動性質成年男子顯熱散熱量，W取qs=90Vy

9、 n室內全部人數； 群集系數，取0.9 ； Clq人體顯熱散熱冷負荷系數。 實驗室1人體顯熱散熱形成的冷負荷計算結果列于表6。 (2)人體潛熱散熱引起的冷負荷 CLq=如門(2-6) 式中： q2不同室溫和勞動性質成年男子潛熱散熱量W取q2=90Vy n， 同上。 實驗室工作屬于輕度勞動，當室溫20。時，成年男子每人散發的顯熱和潛 熱量為90w和90w,群集系數書=0.90。 實驗室1人體潛熱散熱引起的冷負荷計算結果列于表7。 表1 實驗室1北外墻瞬時傳熱引起的冷負荷 時間 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18

10、:00 19:00 20:00 21:00 t wl 32.3 32.1 31.8 31.6 31.4 31.3 31.2 31.2 31.3 31.4 31.6 31.8 32.1 32.4 td 1.2 k a 1.04 k p 1 twl 34.84 34.63 34.32 34.11 33.9 33.8 33.7 33.7 33.8 33.9 34.11 34.32 34.63 34.94 tnx 20 F 30.96 K 2.25 CL 1034 1019 997.5 983 968.6 961.3 954.1 954.1 961.3 968.6 983 997.5 1019 104

11、1 表2西內墻傳熱冷負何 t wp 31.501 t ls 7.00 tnx 20.00 F 7.021 K 2.25 CL 292.21 表3 實驗室1北外窗瞬變傳熱引起的冷負荷 時間 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 t wl 26.9 27.9 29 29.9 30.8 31.5 31.9 32.2 32.2 32 31.6 30.8 29.9 29.1 td 3 tnx 20 F 15.84 K 5.62 Cw 1 CL 881.3 970.3 1068 1

12、148 1228 1291 1326 1353 1353 1335 1300 1228 1148 1077 表4北外窗日射得熱形成的冷負荷 時間 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 CLq 0.54 0.65 0.75 0.81 0.83 0.79 0.79 0.71 0.6 0.61 0.68 0.17 0.16 0.15 Ca 0.85 Cs 1 F 15.84 C 0.6 Djmax 115 CL 501.7 603.9 696.8 752.5 771.1 73

13、3.9 733.9 659.6 557.4 566.7 631.7 157.9 148.6 139.4 表5照明設備冷負荷 時間 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 Clq 0.58 0.75 0.79 0.8 0.81 0.82 0.83 0.84 0.86 0.87 0.39 0.35 0.31 0.25 N 0.04 ni 1 n2 0.6 cl 13.92 18 18.96 19.2 19.44 19.68 19.92 20.16 20.64 20.88 9.

14、36 8.4 7.44 6 表6人體顯熱散熱形成的冷負荷 時間 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:0 0 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 CLs 0.53 0.62 0.69 0.74 0.77 0.8 0.83 0.8f 0.87 0.89 0.42 0.34 0.28 0.23 n 30 0 0.9 qs 90 cl 1288 1507 1677 1798 1871 1944 2017 2066 2114 2163 1021 826.2 680.4 588.9 表7人體潛熱散熱冷負荷 n 30 0.

15、9 qs 90 CLq 2430 表8實驗室1各分項逐時冷負荷匯總 時間 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 北外墻 1034 1019 997.5 983 968.6 961.3 954.1 954.1 961.3 968.6 983 997.5 1019 1041 西外墻 661.3 644 626.6 609.3 595.4 581.5 571.1 560.7 557.3 557.3 560.7 574.6 591.9 616.2 東外墻 595.6 578.4

16、 568.1 561.2 561.2 568.1 581.8 599.1 616.3 633.6 647.4 661.2 671.5 678.4 外窗傳熱 881.3 970.3 1068 1148 1228 1291 1326 1353 1353 1335 1300 1228 1148 1077 日射特熱 501.7 603.9 696.8 752.5 771.1 733.9 733.9 659.6 557.4 566.7 631.7 157.9 148.6 139.4 西內墻 292.2 東內墻 213.2 南內墻 248.8 照明冷負荷 13.92 18 18.96 19.2 19.44

17、 19.68 19.92 20.16 20.64 20.88 9.36 8.4 7.44 6 人體顯熱 1288 1507 1677 1798 1871 1944 2017 2066 2114 2163 1021 826.2 680.4 558.9 人體潛熱 2430 總計 8160 8525 8837 9056 9199 9284 9388 9396 9364 9429 8337 7639 7452 7301 表9實驗室2各分項逐時冷負荷匯總 時間 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20

18、:00 21:00 西內墻 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 925.3 東內墻 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 675.2 南內墻 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 1173 照明冷負荷 13.92 18 18.96 19.2 19.44 19.68 19

19、.92 20.16 20.64 20.88 9.36 8.4 7.44 6 人體顯熱 858.6 1004 1118 1199 1247 1296 1345 1377 1409 1442 680.4 550.8 453.6 372.6 人體潛熱 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 2025 總計 5671 5821 5935 6016 6065 6114 6163 6195 6228 6261 5488 5358 5259 5177 表10實驗室總冷負荷 時間 8:00 9:00 10:00 11:0

20、0 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 實驗室1 8160 8525 8837 9056 9199 9284 9388 9396 9364 9429 8337 7639 7452 7301 實驗室2 20:36 5821 5935 6016 6065 6114 6163 6195 6228 6261 5488 5358 5259 5177 總計 13831 14345 14772 15072 15265 15398 15551 15592 15593 15690 13825 12996 12711 12478

21、由計算結果可知，負荷最大值出現在下午5點，其值為15592kW 3.2散濕量 人體散濕量可按下式計算： D =0.001 n g(2-7) 式中： D 人體散濕量，Kg/h ; g 成年男子的小時散濕量； n室內全部人數； 書群集系數。 實驗室工作屬于輕度勞動，當室溫20時，成年男子的小時散濕量為 134g/h，群集系數書=0.90。 實驗室1的人體散濕量相同，就為D =0.001*30*134*0.9=3.618 Kg/h。 實驗室2的人體散濕量相同，就為D =0.001*20*134*0.9=2.412 Kg/h。 4. 空調系統的選擇 公共建筑節能設計規范(GB50189-2005 5.

22、3.2規定：房間面積或空間 較大，人員較多或有必要集中進行溫濕度控制的空氣調節區， 其空氣調節風系統 宜采用全空氣系統，不宜采用風機盤管系統。 采暖通風與空氣調節設計規范(GB50019-2003 6.3.5規定：當空氣 調節區允許采用較大送風溫差或室內散濕量較大時，應采用具有一次回風的 全空氣定風量空氣調節系統。 集中全空氣系統采用存在風管占用空間較大的缺點，但人員較多的空氣調節 區新風比例較大，與風機盤管加新風等半集中式空氣 -水式系統相比，多占用空 間不明顯，人員較多的大空間空調負荷和風量較大，便于獨立設置空調風系統， 集中式全空氣定風量系統易于改變新回風比例，必要時可實現全新風系統，能

23、夠 獲得較大的節能效果，且設備集中，便于維修管理。集中式全空氣定風量系統易 于消除噪聲、過濾凈化和控制空氣調節區溫濕度，且氣流組織穩定。 本次設計中，實驗室的層高較高達到3.9m，所以采用的是一次回風的全空 5 築龍鋼 zhuloncom 建筑瓷料下我就宦坯無網 7 氣定風量空氣調節系統 5. 送風量和送風狀態的確定 1、 熱濕比的確定：Q W 實驗室1的熱濕比=9382，實驗室2的熱濕比 h” h42.531 qm2 一 0.5 4 (kg/s)，即 1580 m/h ; hN -ho 42.5-31 所以，總送風量為qm =1580 2380= 3960m3/h 4、 新風量的確定：該實驗

24、室的工作性質類同于辦公室，新風量去30 m3/ （h2 人）. 新風量 qm.w =30 x50 =1500（m3/h） 5、確定新回風混合狀態點 由qw = NC = 1500，用作圖法在NW線上確定C點，hc=62kj/kg。 q NW 3960 查圖可得 hL=28.5 kj/kg。 空氣處理過程如下圖 建筑瓷料下我就宦坯無網 混合 冷卻干燥等濕力口熬 * C L 0 *N一排至室外 囲鳳 6系統需要的冷量 Q=qMh c-h l)=1.363 3 (62-28.5)=43.66kw 7 、系統所需的熱量 Q=qMhc-hL)=1.363 3 (31-28.5)=3.41kw 6. 空氣

25、處理設備確定 根據送風量和系統冷量為一層選用空調機組，經查樣本選用北京明力空調設 備有限公司生產的ZK04 I-8QZ型空氣處理機組一臺，其機組性能參數如下。 額定風量m: 4000; 制冷量Kw 44.56 ; 制熱量Kw 72.22 ; 風機流量m/h : 4095; ft *4 ft 中同 1欣 加逅 送m x 71XIXI工 7. 風系統計算計算 對于民用舒適性空調，風管材料一般采用薄鋼板涂漆或鍍鋅薄鋼板，本設計 采用鍍鋅薄鋼板，該種材料做成的風管使用壽命長，摩擦阻力小，風道制作快速 方便，通常可在工廠預制后送至工地，也可在施工現場臨時制作。風管的形狀一 般為圓形和矩形，圓形風管強度大

26、，耗材量少，但占有效空間大，其彎頭與三通 需較長距離，矩形風管占由空間較小，易于布置、明裝較美觀的特點。本設計采 用矩形風管，而且矩形風管的高寬比控制在 2.5以下。 風管用鍍鋅薄鋼板制作，用帶玻璃布鋁箔防潮層的離心玻璃棉板材保溫，保 溫層厚度S二30mm。按房間的空間結構布置送回風管的走向 （見圖紙），并計算 各管段的風量。吊頂中留給空調的高度約為 900mm送回風管空間交匯處，回風 管干管安置在送風干管上部。根據室內允許噪聲的要求，風管干管流速取6 9m/s，支管取34.5m/s來確定管徑（具體尺寸見圖紙）。 風管最不利點壓力損失計算 繪制全空氣系統最不利環路的軸測圖如下圖，標出各段標號、

27、長度、流量、 管徑(見附錄)。鍍鋅鋼板粗糙度K取0.15。列表計算壓力損失，校核空調機組 的余壓值是否滿足需要。 13 空氣處理機組 相關計算公式及依據如下： 流速v =衛J” ” D 3600 x a 況 b 單位長度沿程阻力由流速、管徑，查阻力線圖而得； 沿程阻力二管段長度*單位長度沿程阻力； 局部阻力二局部阻力系數3沿程阻力損失，局部阻力系數取1.3 ; 總阻力二沿程阻力+局部阻力。 現以二層左側空調系統為例進行水力計算，計算結果如下表(十三)： 風管最不利環路水力計算表 管段 流量q (m3/h) 管道寬a (m 管道高b (m 長度1 (m) 流速V (m/s) R (Pa/m) P

28、y (Pa) 沿程損失 (Pa) 局部阻力損失 (Pa) 總阻力 (Pa) 0-1 396.70 0.16 0.16 2.80 4.30 1.40 3.92 26.43 34.36 60.78 1-2 793.40 0.32 0.16 3.54 4.30 0.90 3.18 2-3 1586.80 0.32 0.20 2.94 6.89 1.50 4.41 3-4 2380.00 0.32 0.32 5.93 6.46 1.05 6.23 4-5 3960.00 0.40 0.32 7.24 8.59 1.20 8.69 而所選空調機組DBFP8勺機組余壓為170Pa,故滿足最不利點的要求 8

29、. 氣流組織計算 本工程空調區送回風方式采用上送上回式，中間采用方形散流器送風，回風 口設在南北兩側。 散流器平送流型送風射流沿著頂棚徑向流動形成貼附射流， 使工作區容易由 穩定而均勻的溫度和風速，當有吊頂可以利用或由設置吊頂的可能性時， 采用散 流器送風既能滿足使用要求，又比較美觀，是常見的送風形式。 以實驗1為例計算，空調區的尺寸為 L=12m B=5.6m H=3.0m總送風量為 0.66m3/s，送風溫度t=12C，工作區溫度為 20C。 1. 布置散流器將空調區進行細分，將空調區分成 6干43 2.8小區域， 每個區域為一個散流器的服務區域，散流器的數量n=6個. 2. 選用方形散流

30、器，假定散流器喉口風速 Vd=4m/s,貝U單個散流器喉部面積 qv Vd *n 0.66 4 6 -0.0275 m2； 則喉部實際風速為 選用喉口尺寸為160 3 160mm的方形散流器， 0.66 Vd=4.29m/s； 6* 0.16* 0.16 散流器實際出口面積約為喉部面積的90%,則散流器的有效面積 F=90% 0.163 0.0.16=0.023 m2； 散流器出口風速為VO=W90%=4.77m/s. 3. 計算射程 X= 式中： 1.4 4.770.023 05 - 0.07 = 1.955m x以散流器中心為起點的射流水平距離; V x在x處的最大風速（m/s）; V o

31、散流器出口風速（m/s）; X o自散流器中心算起到射流外觀原點的距離，對于多層錐面型為 0.07m； F 散流器的有效流通面積（m）； K 系數，多層錐面散流器為1.4，盤式散流器為1.1 o 散流器中心到區域邊緣距離為2m根據要求，散流器的射程為散流器中心 到房間或區域邊緣的75%所需射程為23 0.75=1.51.955 。 4. 室內計算平均風速 Vn= 0.381rL 221/2 (L /4 H ) 0.381 1.955 = 221 / 2 (12 /4 3.0 ) = 0.111m/s 式中： l散流器服務區邊長，（m ； h房間凈高，（m ； r 射流射程與邊長L之比 因此rL

32、即為射程。 夏季工況送冷風，則室內平均風速為 0.0593 1.2=0.133m/s,滿足舒適性空 調夏季室內風速不應大于0.3m/s的要求。 5. 校核軸心溫差衰減 ：tx ： Vx ：to 二 0.58 = 0.93 C Vd4.29 滿足要求。 可用同樣的方法計算得實驗室2亦滿足要求。 9. 制冷機組等設備選型 由前面的計算知，系統最大計算冷負荷是 43.66kW,考慮誤差、摩擦阻力、 溫升等因素，取1.1的修正系數，則總的冷負荷是 48.01kW。 根據建筑條件選擇風冷熱泵機組安裝在屋頂，機組品牌為約克，型號為 YHAC50CE11型，制冷量為49kV，制熱量為55kW 輸入功率17.

33、5kW,壓縮機為 渦旋式。 10. 冬季熱負荷的計算和校驗 圍護結構的基本耗熱量q=KF（tn-tw）a 式中：: 溫差修正系數； F圍護結構傳熱面積； K圍護結構冬季傳熱系； tn冬季室內計算溫度； tw 冬季室外空氣計算溫度； 包括基本耗熱量和附加耗熱量，附加耗熱量按基本耗熱量的百分率確定。 此 建筑只考慮朝向修正率。北：10%東西：-5 % 由于空調建筑室內保持正壓，因而在空調系統工作的情況下，不計算門窗縫 隙、門滲入室內的冷空氣引起的耗熱量。 根據以上公式計算冬季空調熱和負荷結果如下， 詳細計算請參考附表，冬季 空調總熱負荷約為：43000W 總負荷小于夏季總負荷，機組選擇按夏季確定 11. 管道保溫設計的考慮 11.1 保溫材料的選用 保溫材料的熱工性能主要取決于其導熱系數，導熱系數越大，說明性能越差, 保溫效果也越差，因此選擇導熱系數低的保溫材料是首要原則。 同時綜合考慮保 溫材料的吸水率、使用溫度范圍、使用壽命、抗老化性、機械強度、防火性能、 造價及經濟性，可以在本設計中對供回水管及風管的保溫材料均采用帶有網格線 鋁箔帖面的防潮離心玻璃棉。 11.2 保